Mô hình động học của quá trình chưng cất tinh dầu Nghệ quy mô phòng thí nghiệm.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẤM VÀ MƠI TRUỜNG NGUYEN TAT THANH LUẬN VÀN TĨT NGHIỆP Tên đề tài: MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC CỦA Q TRÌNH CHƯNG CẤT TINH DẦU NGHÉ QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM Sinh viên thực : Lê Nguyễn Hồng Hậu Chuyên ngành Tp.HCM, tháng 10 năm 2019 : Hóa hữu TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỤC PHÁM VÀ MƠI TRƯỜNG LUẬN VĂN TĨT NGHIỆP Tên đề tài: MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC CỦA Q TRÌNH CHƯNG CÁT TINH DẦU NGHỆ QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM Sinh viên thực : Lê Nguyễn Hồng Hậu Mã sô sinh viên : 1511542416 Lóp : 15DHH1A Chuyên ngành : Hóa hữu Giáo viên hướng dần: Phạm Hồng Danh Tp.HCM, tháng 10 năm 2019 TRƯỜNG ĐH NGUYỄN TẮT THÀNH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tụ - Hạnh phúc KHOA KỸ THUẬT THỤC PHẤM & MÔI TRƯỜNG Tp Hồ Chi Minh, ngày 04 thảng 10 năm 2019 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Nguyễn Hồng Hậu Mã số sinh viên: 1511542416 Chuyên ngành: Hóa hừu Lớp: 15DHH1A Tên đề tài: MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC CỦA Q TRÌNH CHƯNG CẤT TINH DÀU NGHỆ QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM Nhiệm vụ luận văn: - Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ nghệ/nước theo thời gian chưng cất - Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ dầu gia nhiệt theo thời gian chưng cất - Thiết lập phương trình động học trình chưng cất tinh dầu nghệ theo mơ hình động học hai giai đoạn Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 13/02/2019 Ngày hoàn thành nhiệm vụ luận văn: 30/09/2019 Người hướng dẫn: Họ tên Học hàm, học vị Đơn vị Phần hướng dần Phạm Hoàng Danh Kỳ sư BMCNKTHóahọc 100% Nội dung yêu cầu cùa luận văn thông qua môn Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) ThS Nguyễn Đình Phúc Phạm Hồng Danh LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc với Thầy Cô trường Đại học Nguyền Tất Thành, đặc biệt Thầy Cô khoa Kỳ thuật Thực phấm Môi trường tạo môi trường học tập tốt khoa, truyền đạt nhiều kiến thức chuyên ngành lời khuyên quý báu giúp em nắm vững kiến thức lý thuyết mà cịn có kỳ thực hành Em xin chân thành gửi lời cảm ơn với tất lịng kính trọng đến Thầy Phạm Hoàng Danh Cảm ơn Thầy dành nhiều thời gian, cơng sức tận tình hướng dẫn quan tâm, động viên giúp em có nhiều động lực phấn đấu suốt trình học làm luận văn tốt nghiệp Đe hoàn thành luận văn tốt nghiệp ngồi cơng ơn to lớn Thầy Cô, em thân gửi lời biết ơn sâu sắc đến chị Trâm, chị Một tạo điều kiện tốt giúp em hồn thiện nhùng thao tác thí nghiệm mơi trường làm việc phịng thí nghiệm Trong trình làm báo cáo trình độ lý luận kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên báo cáo không the tránh khởi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp Thầy Cơ đế em học thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm Cuối em xin chúc Thầy Cơ có nhiều sức khỏe thành cơng công việc sống Em xin chân thành cảm ơn ! IV LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đề tài “ Phương trình động học trình chưng cất tinh dầu nghệ quy mơ phịng thí nghiệm” cơng trình nghiên cứu cá nhân thực hướng dần Thầy Phạm Hoàng Danh Các số liệu kết trình bày luận văn hồn tồn trung thực, không chép ai, chưa cơng bố cơng trình khoa học cùa nhóm nghiên cứu khác thời điểm Neu không nêu trên, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm đề tài chấp nhận hình thức xử lý theo quy định TP HCM, Ngày 01 tháng 10 năm 2019 Tác giả luận văn (Ký ghi rõ họ tên) V TÓM TẮT LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP Trong nghiên cứu này, tinh dầu nghệ thu phương pháp chưng cất trực tiếp với nước Các thông số ảnh hưởng đến trình chưng cất tỉ lệ nghệ/nước, nhiệt độ dầu gia nhiệt thời gian chưng cất khảo sát Hiệu suất cao đạt 6.72% tiến hành chưng cất với nghệ thu hoạch từ năm tuổi trở lên, nguyên liệu xay nhuyễn, tỉ lệ nghệ/nước 1:5, thời gian chưng cất nhiệt độ chưng cất 150°C Tinh dầu thu có màu vàng nhạt mùi thơm đặc trưng cùa nghệ Tỉ trọng tinh dầu nghệ 0.9263 Hai mơ hình động học q trình chưng cất tinh dầu nghệ đưa để kiểm tra độ phù họp Mơ hình động học giải hấp giai đoạn gần với số liệu thực nghiệm mơ hình cịn lại Từ suy nhiệt độ dầu gia nhiệt tỉ lệ nguyên liệu/nước có ảnh hưởng lớn đến q trình phá vỡ túi dầu trình khuếch tán tinh dầu VI MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP iiỉ LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP vi MỤC LỤC vii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH X Chương MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN củu 1.2.1 Mục tiêu tong quát 1.2.2 Mục tiêu cụ thê Chương TÓNG QUAN 2.1 NGHỆ 2.1.1 Đặc điểm nghệ 2.1.2 Đặc điểm sinh trưởng 2.1.3 Phân loại 2.1.4 Công dụng 2.2 TINH DẦU NGHỆ 2.3 CHƯNG CẤT TRỤC TIẾP TRONG NƯỚC 2.4 CƠNG TRÌNH NGHIÊN cứu TRONG VÀ NGỒI NƯỚC Chương NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 3.1 NGUYÊN LIỆU 3.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ - HÓA CHẤT 3.2.1 Dụng cụ 3.2.2 Thiết bị 3.3 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIẾM NGHIÊN cứu vii 3.3.1 Thời gian nghiên cứu 3.3.2 Địa điểm nghiên cứu 3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cúu 3.4.1 Quy trình cơng nghệ 3.4.2 Sơ đồ nghiên cứu 10 3.4.3 Bố trí thí nghiệm 10 3.4.4 Xác định mơ hình động học 10 3.5 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 11 3.5.1 Xác định tỉ trọng tương đối tinh dầu nghệ 11 3.5.2 Xác định hiệu suất tinh dầu nghệ 12 3.5.3 Phân tích thành phần hóa học cùa tinh dầu 12 Chương KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 13 4.1 CÁC YẾU TÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT TINH DẦU 13 4.1.1 Ảnh hưởng cùa tỉ lệ nguyên liệu nước 13 4.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ dầu gia nhiệt 13 4.2 MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC CỦA Q TRÌNH CHƯNG CẤT TINH DẦU NGHẸ 14 4.3 THÀNH PHẨN HÓA HỌC CỦATINH DẦU NGHỆ 17 Chương KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 19 5.1 KẾT LUẬN 19 5.2 KHUYẾN NGHỊ 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 viii DANH MỤC BANG Bảng 4.1 Các thông số mơ hình động học chưng cất tinh dầu nghệ tỉ lệ nghệ/nước khác 16 Bảng 4.2 Các thơng số mơ hình động học chưng cất tinh dầu nghệ nhiệt độ dầu gia nhiệt khác 16 Bảng 4.3 Thành phần hợp chất tinh dầu nghệ 17 IX DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Miêu tả sinh học tiêu biếu cùa lồi Nghệ (Curcuma longa Linnaeus) Hình 2.2 Cơng thức hóa học hợp chất tinh dầu nghệ Hình 2.3 Mơ hình hệ thống chưng cất trực tiếp nước Hình 3.1 Quy trình công nghệ chưng cất tinh dầu nghệ Hình 4.1 Hiệu suất tinh dầu theo thời gian tỉ lệ nghệ/nước khác 13 Hình 4.2 Hiệu suất tinh dầu theo thời gian nhiệt độ dầu gia nhiệt khác 14 Hình 4.3 Mơ hình động học giải hấp giai đoạn tỉ lệ nghệ/nước khác 14 Hình 4.4 Mơ hình động học giải hấp giai đoạn nhiệt độ dầu gia nhiệt khác 15 Hình 4.5 Mơ hình động học giải hấp giai đoạn tỉ lệ nghệ/nước khác 15 Hình 4.6 Mơ hình động học giải hấp giai đoạn nhiệt độ dầu gia nhiệt khác .? 16 X Chương NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 3.1 NGUYÊN LIỆU Nghệ già (thời gian trồng từ năm trở lên) thu mua địa bàn tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Chọn củ khỏe tốt, không bị úng, thối Lột bỏ lớp vỏ bên rửa Sau đó, dùng dao cắt nhỏ đem xay nhuyễn 3.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ - HÓA CHẤT 3.2.1 Dụng cụ - Bình cầu 1000ml - Nhánh chiết - Sinh hàn Ống đong 10ml - Nhiệt kế - Phễu chiết - Bình đo tỉ trọng 3.2.2 Thiết bị - Máy xay sinh tố - Bep từ gia nhiệt 3.3 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIẾM NGHIÊN CÚƯ 3.3.1 Thòi gian nghiên cứu Từ 15/06/2019 đến 30/09/2019 3.3.2 Địa điểm nghiên cứu Phịng thí nghiệm Hóa học Đại cương, khoa Kỳ thuật Thực phẩm Môi Trường, trường Đại học Nguyễn Tất Thành 3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN củư 3.4.1 Quy trình cơng nghệ Hình 3.1 Quy trình cơng nghệ chưng cất tinh dầu nghệ Thuyết minh quy trình: Nghệ làm đem xay nhuyễn Sau cho vào bình cầu 1000 ml, thêm nước cất theo tỉ lệ khảo sát Lắp ống sinh hàn nhánh chiết có ống hoàn lưu nước Đun bếp từ gia nhiệt dầu ăn Tien hành chưng cất Xác định lượng tinh dầu thu mồi 30 phút Sau giờ, tách riêng hồn họp tinh dầu nước ngưng từ nhánh chiết Tinh dầu thô thu vào ống đong Thêm muối Na?SO4 vào đe làm khan Cuối thu tinh dầu nguyên chất 3.4.2 Sơ đồ nghiên cứu 3.4.3 Bố trí thí nghiệm Đe khảo sát yếu tố ảnh hưởng lên q trình chưng cất tinh dầu, chúng tơi sử dụng phương pháp biến thiên biến Yếu tố ảnh hưởng Thông số cố định Giá trị khảo sát Khồi lượng nghệ 100g Tỉ lệ nghệ/nước Nhiệt độ dầu 150°C 1:4 1:5 1:6 1:7 130 140 150 160 30 60 90 120 Thời gian chưng Khối lượng nghệ 100g Nhiệt độ dầu gia nhiệt (°C) Thể tích nước 500 mL Thời gian chưng Thời gian chưng cất (phút) 150 180 210 240 3.4.4 Xác định mơ hình động học Mơ hình động học sử dụng để đánh giá điều kiện biến đổi ảnh hưởng đến q trình chưng cất tinh dầu Nó coi bước đe đưa quy trình hiệu [10] Trong nghiên cứu này, sử dụng công cụ Solver cùa phần mềm Microsoft Excel 2016 đế tìm thơng số phương trình hoi quy phi tuyến Mơ hình giải hấp giai đoạn giai đoạn so sánh đe tìm mơ hình động học phù họp, mơ tả q trình chưng cất tinh dầu nghệ phương pháp chưng cất trực tiếp với nước 3.4.4.1 Mơ hình động học giải hấp giai đoạn Mơ hình động học giải hấp giai đoạn khơng bao gồm q trình phá vờ hạt tinh dầu khởi tế bào thực vật Nó phù họp cho việc mơ tả q trình khuếch tán hạt tinh dầu [12] Vì vậy, giả định cho mơ hình là: 10 ... Bảng 4.1 Các thông số mơ hình động học chưng cất tinh dầu nghệ tỉ lệ nghệ/ nước khác 16 Bảng 4.2 Các thơng số mơ hình động học chưng cất tinh dầu nghệ nhiệt độ dầu gia nhiệt khác ... thống chưng cất trực tiếp nước Hình 3.1 Quy trình cơng nghệ chưng cất tinh dầu nghệ Hình 4.1 Hiệu suất tinh dầu theo thời gian tỉ lệ nghệ/ nước khác 13 Hình 4.2 Hiệu suất tinh dầu. .. cùa nghệ Tỉ trọng tinh dầu nghệ 0.9263 Hai mơ hình động học q trình chưng cất tinh dầu nghệ đưa để kiểm tra độ phù họp Mơ hình động học giải hấp giai đoạn gần với số liệu thực nghiệm mơ hình